第五章 货物作业车的取送技术作业

1、1Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大学西南交通大学第五章第五章 货物作业车的取送技术作业货物作业车的取送技术作业2Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大学西南交通大学第一节第一节 取送车工作概述取送车工作概述第二节第二节 取送车次数问题取送车次数问题第三节第三节 放射形专用线取送车顺序问题放射形专用线取送车顺序问题3Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大学西南交通大

2、学第一节第一节 取送车工作概述取送车工作概述送车送车将待卸重车由车站调车场（或到发线）送往将待卸重车由车站调车场（或到发线）送往货场、专用线等卸车地点卸车，或将空车由货场、专用线等卸车地点卸车，或将空车由调车场（或到发线）送往货场、专用线等装调车场（或到发线）送往货场、专用线等装车地点装车车地点装车取车取车将装完重车（卸后空车）由装车地点（卸车将装完重车（卸后空车）由装车地点（卸车地点）取回站内调车场集结（或直接取至到地点）取回站内调车场集结（或直接取至到发线）发线）一一. 取送车工作的意义和原则取送车工作的意义和原则4Southwest Jiaotong University, Chengd

3、u, PR of China 西南交通大学西南交通大学 取送车工作是货运站、货物作业较多的技术站以取送车工作是货运站、货物作业较多的技术站以及较大的中间站的一项重要工作，它的效率高低直接及较大的中间站的一项重要工作，它的效率高低直接关系到车辆周转和货物送达的快慢，影响到铁路的竞关系到车辆周转和货物送达的快慢，影响到铁路的竞争力和企业的生产经营。因此，应当科学合理地安排争力和企业的生产经营。因此，应当科学合理地安排取送调车作业，优化作业组织，不断提高作业效率。取送调车作业，优化作业组织，不断提高作业效率。 意义意义原则原则:（1 1）急用先送、急用先取原则。）急用先送、急用先取原则。（2 2）及

4、时取送原则。）及时取送原则。 （3 3）协调配合原则。）协调配合原则。 （4 4）经济合理原则。）经济合理原则。 5Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大学西南交通大学按照实际作业内容的不同，取送车作业细分为六种按照实际作业内容的不同，取送车作业细分为六种 ：（1 1）单一送车）单一送车简称简称“单送单送”，指机车挂着一批货车送往货场（或专，指机车挂着一批货车送往货场（或专用线），对好货位之后单机返回。用线），对好货位之后单机返回。 （2 2）单一取车）单一取车简称简称“单取单取”，指单机去货场（或专用线），将装卸，指

5、单机去货场（或专用线），将装卸完毕的车辆取回车站。完毕的车辆取回车站。 （3 3）送取结合）送取结合也叫也叫“连送带取连送带取”，指在送车的同时取回车辆，指在送车的同时取回车辆。 （4 4）送兼调移）送兼调移在送车的同时完成调移车辆的作业，然后单机返回。在送车的同时完成调移车辆的作业，然后单机返回。 （5 5）取兼调移）取兼调移单机去货场（专用线）完成调移作业，然后取车返回。单机去货场（专用线）完成调移作业，然后取车返回。 （6 6）送调取结合）送调取结合送车、调移、取车结合起来一次完成。送车、调移、取车结合起来一次完成。 二二 取送车作业组成因素取送车作业组成因素6Southwest Jia

6、otong University, Chengdu, PR of China 西南交通大学西南交通大学三三 取送车问题的分类取送车问题的分类整列到，整列发整列到，整列发整列到，非整列发整列到，非整列发非整列到，整列发非整列到，整列发非整列到，非整列非整列到，非整列发发7Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大学西南交通大学四四 树枝形与放射形的区别树枝形与放射形的区别1 1、形状上的区别、形状上的区别放射形专用线放射形专用线 树枝形专用线树枝形专用线 8Southwest Jiaotong University, Che

7、ngdu, PR of China 西南交通大学西南交通大学2 2、作业组织方法上的区别、作业组织方法上的区别放放 射射 形形树树 枝枝 形形区别区别1 1向一专用线送（取）向一专用线送（取）完一批车组后必须返完一批车组后必须返回车站才能再去另一回车站才能再去另一线送（取）车线送（取）车在一批作业中间不必在一批作业中间不必返回车站返回车站区别区别2 2各线车辆入线时刻不各线车辆入线时刻不同，取回站内时刻也同，取回站内时刻也不同不同各线车辆入线时刻不各线车辆入线时刻不同，但取回站内时刻同，但取回站内时刻是相同的是相同的9Southwest Jiaotong University, Chengdu

8、, PR of China 西南交通大学西南交通大学第二节第二节 取送车次数问题取送车次数问题 取送车次数问题主要发生在与工厂、企业、港口、取送车次数问题主要发生在与工厂、企业、港口、矿山相衔接的车站上。为了简化起见，将车站和厂矿矿山相衔接的车站上。为了简化起见，将车站和厂矿企业分别看作企业分别看作1 1个点，机车往返运行于这个点，机车往返运行于这2 2个点之间，个点之间，至于至于“点点”内的线路布局不作考虑。问题表述为：内的线路布局不作考虑。问题表述为：当当车流陆续到达车站，集中入线并集中取出的情况下，车流陆续到达车站，集中入线并集中取出的情况下，调机一昼夜取送几次是合理的？所谓合理，指的是

9、与调机一昼夜取送几次是合理的？所谓合理，指的是与取送次数有关的总费用最少。取送次数有关的总费用最少。 一一. 问题的分析问题的分析10Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大学西南交通大学 如同货车在编组前有一个集结过程一样，本站作业车在送车前如同货车在编组前有一个集结过程一样，本站作业车在送车前也有一个集结待送过程。二者的区别主要在于，也有一个集结待送过程。二者的区别主要在于，送车没有满轴的要送车没有满轴的要求求。下图是货车集结待送过程示意图。图中，。下图是货车集结待送过程示意图。图中， 表示第表示第i批批入线的车辆数

10、，入线的车辆数， 表示第表示第i批入线车辆集结待送车小时，批入线车辆集结待送车小时，等于对应多边形的面积。等于对应多边形的面积。 3 , 2 , 1 imi 3，2，1 iTi集集送送货车集结待送过程示意图货车集结待送过程示意图11Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大学西南交通大学 设一昼夜货物作业车车流量为设一昼夜货物作业车车流量为N N作业作业，集结待送车小时为，集结待送车小时为T T集送集送，集结待送参数为，集结待送参数为c c作业作业，取送作业次数为，取送作业次数为x x，平均一，平均一次送车数为次送车数为m

11、 m作业作业，平均每辆作业车的待送时间为，平均每辆作业车的待送时间为t t待送待送则则有有: :作业作业作业作业集送集送集送集送mcTTii xmNxNxmmii作作业业作作业业作作业业作作业业 TcmctNmxx集送作业作业作业待送作业作业作业作业待取待取Txt 24与取送次数与取送次数x成正比成正比与取送次数与取送次数x成反比成反比故故 增加取送次数有利有弊增加取送次数有利有弊12Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大学西南交通大学二、问题的建模与求解二、问题的建模与求解 从技术经济合理性的角度来考虑，合理取送车从

12、技术经济合理性的角度来考虑，合理取送车次数次数 应保证与货物作业车停留时间及取送车调应保证与货物作业车停留时间及取送车调车作业有关的运营支出有车作业有关的运营支出有最小值最小值。x取送（1 1）集结待送车小时费用）集结待送车小时费用车车时时作作业业作作业业车车时时待待送送作作业业excNetNE 1（2 2）待取车小时费用）待取车小时费用车时车时作业作业作业作业车时车时待取待取作业作业eTxNetNE 242（3 3）取送调车机车小时费用）取送调车机车小时费用机机时时取取送送extE 313Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China

13、西南交通大学西南交通大学123EEEEc24=NeTxtex总作业作业车时作业取送机时 一昼夜与取送次数有关的总费用一昼夜与取送次数有关的总费用 可以用上述费用可以用上述费用的总和表示，即：的总和表示，即：总总E 为使为使 取极小值，对上式求导，并令其等于取极小值，对上式求导，并令其等于0 0，得，得合理取送次数为合理取送次数为Nec24xte作业车时作业取送机时（）总总E14Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大学西南交通大学第三节第三节 放射形专用线取送车顺序问题放射形专用线取送车顺序问题 关于放射形专用线取送车顺

14、序问题，有车流整列到发和非整列到发之关于放射形专用线取送车顺序问题，有车流整列到发和非整列到发之分，本节讨论车流整列到发、一台机车作业条件下的放射形专用线取送顺分，本节讨论车流整列到发、一台机车作业条件下的放射形专用线取送顺序问题。序问题。为便于叙述，以装车站为背景，为便于叙述，以装车站为背景，其作业方法为其作业方法为： 空车整列到达车站，在到发线上进行必要的到达作业后，机车将空车整列到达车站，在到发线上进行必要的到达作业后，机车将空车分别送往各条专用线装车，装完的重车由该机车先后取回站内，空车分别送往各条专用线装车，装完的重车由该机车先后取回站内，编组成列出发。编组成列出发。此时，车辆在站总

15、停留车小时的长短此时，车辆在站总停留车小时的长短主要取决于从第一批车辆送车开始至主要取决于从第一批车辆送车开始至全部车辆取回为止的时间，称之为技术作业总时间，记作全部车辆取回为止的时间，称之为技术作业总时间，记作T总总 。一一. 问题的表述问题的表述15Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大学西南交通大学 已知作业的专用线数已知作业的专用线数n n，各专用线的装车数及其作业时间，各专用线的装车数及其作业时间t t货货，各，各专用线的取送作业往返走行时间专用线的取送作业往返走行时间t t走走（送车包含对货位，取车包含收（

16、送车包含对货位，取车包含收集车辆在内），如何确定合理的送车顺序和取车顺序，使得集车辆在内），如何确定合理的送车顺序和取车顺序，使得T T总总最小？最小？问题表述问题表述16Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大学西南交通大学 已知作业的专用线数已知作业的专用线数n n，各专用线的装车数及其作业时间，各专用线的装车数及其作业时间t t货货，各，各专用线的取送作业往返走行时间专用线的取送作业往返走行时间t t走走（送车包含对货位，取车包含收（送车包含对货位，取车包含收集车辆在内），如何确定合理的送车顺序和取车顺序，使得集车

17、辆在内），如何确定合理的送车顺序和取车顺序，使得T T总总最小？最小？问题表述问题表述17Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大学西南交通大学 T T总总由由3 3部分组成：各专用线送车走行时间之和，部分组成：各专用线送车走行时间之和，各专用线取车走行时间之和，因装车未完而使机车等各专用线取车走行时间之和，因装车未完而使机车等待的时间待的时间T T等等之和。之和。 目标函数目标函数其中其中 为定值，故问题归结为寻找为定值，故问题归结为寻找T T等等最小的方案最小的方案 等走总TtTnii12niit12走 nkktT1

18、等18Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大学西南交通大学二二 时差概念与机车等待时间的计算时差概念与机车等待时间的计算 装车作业在送车过程中完成一部分（甚至全部），在取车过程装车作业在送车过程中完成一部分（甚至全部），在取车过程中完成一部分。把送车过程所提供的装车时间与专用线需要的装车中完成一部分。把送车过程所提供的装车时间与专用线需要的装车时间之差称为时间之差称为“供需时间差供需时间差”，简称为，简称为“时差时差”。专用线（。专用线（k）的）的时差记作时差记作 。 专用线（专用线（1）的装车作业在送车过程中全部完成

19、，不存在供需）的装车作业在送车过程中全部完成，不存在供需时间差，所以时间差，所以 由于装车作业只有在空车入线后才能开始，时差的计算由于装车作业只有在空车入线后才能开始，时差的计算公式为公式为 若上式右边计算结果小于若上式右边计算结果小于0，令，令 。 kt 0t1nikkiittt走货0ti19Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大学西南交通大学当某专用线的装车作业不能在送车过程中全部完成，将当某专用线的装车作业不能在送车过程中全部完成，将要由取车过程继续提供时间。要由取车过程继续提供时间。若取车过程所能提供的时间仍不

20、足以完成该线的装车作若取车过程所能提供的时间仍不足以完成该线的装车作业，则产生机车等待时间。业，则产生机车等待时间。 易知，易知，取车过程为某线提供的时间包括先于该线取车的专取车过程为某线提供的时间包括先于该线取车的专用线的走行时间及其机车等待时间用线的走行时间及其机车等待时间。因此，各专用线的机车。因此，各专用线的机车等待时间用下式计算：等待时间用下式计算： 同样，若上式右边计算结果小于同样，若上式右边计算结果小于0，令，令 。特别地，当特别地，当 ， 。1- j1kkkjjtttt走0tj1j jjtt20Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR

21、 of China 西南交通大学西南交通大学三三 最佳取送方案的求解步骤最佳取送方案的求解步骤 由组合数学知，由组合数学知，n n条专用线的送车顺序共有条专用线的送车顺序共有 个，取车顺序也有个，取车顺序也有 个，故取送方案数等于个，故取送方案数等于 。随着。随着n n的增大，方案数急剧增长。的增大，方案数急剧增长。在如此众多的方案中挑选在如此众多的方案中挑选T T总总最小的方案，穷举法显然是不可取的。最小的方案，穷举法显然是不可取的。 ！n！n 2！n一个取送方案由送车和取车两部分组成一个取送方案由送车和取车两部分组成,采用分部求解采用分部求解: 先不考虑送车顺序，而是假定送车顺序已经确定，

22、在此前提下求解最佳的取车顺序。这一部分解决之后，再考虑最佳送车顺序问题。 一个送车顺序和一个取车顺序配合而成的方案叫做一个取一个送车顺序和一个取车顺序配合而成的方案叫做一个取送方案。一个取送方案用两个向量组成的集合来表示，第一个向送方案。一个取送方案用两个向量组成的集合来表示，第一个向量为送车顺序，第二个向量为取车顺序，向量中的数字为专用线量为送车顺序，第二个向量为取车顺序，向量中的数字为专用线代号。代号。考虑考虑21Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大学西南交通大学 余下的问题是如何方便地确定最佳送车顺序，对此余下

23、的问题是如何方便地确定最佳送车顺序，对此至今尚未找到简单的算法。不过经验告诉我们，在需要至今尚未找到简单的算法。不过经验告诉我们，在需要送车的送车的n n条专用线中，先送条专用线中，先送t t货货最大的专用线是有利的。这最大的专用线是有利的。这样，需要比较的方案数可减少到（样，需要比较的方案数可减少到（n-1n-1）！。）！。 前人研究表明，在送车顺序已经确定的前提下，按照时差由前人研究表明，在送车顺序已经确定的前提下，按照时差由小到大的顺序取车，将使机车总的等待时间小到大的顺序取车，将使机车总的等待时间 取最小值。取最小值。 等T确定最佳取车顺序的方法确定最佳取车顺序的方法时差顺序法。时差顺

24、序法。 22Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大学西南交通大学求解最佳取送方案的步骤如下：求解最佳取送方案的步骤如下：（1 1）列举）列举（n-1n-1）！）！个送车方案（即送车顺序）；个送车方案（即送车顺序）；（2 2）对每一个送车方案）对每一个送车方案 用式 计算各条专用线的时差， 将专用线按时差由小到大排序，得对应的最佳取车顺序， 用式 计算各条专用线的机车等待时间， 用式 计算机车等待总时间T T等等；（3 3）在全部）在全部（n-1n-1）！）！ 个方案中选出个方案中选出T T等等最小的方案，即为最佳最小的方案，即为最佳取送方案。取送方案。nikkiittt走货1- j1kkkjjtttt走 nkktT1等23Southwest Jiaotong University, Cheng